JP3080028B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3080028B2
JP3080028B2 JP09061897A JP6189797A JP3080028B2 JP 3080028 B2 JP3080028 B2 JP 3080028B2 JP 09061897 A JP09061897 A JP 09061897A JP 6189797 A JP6189797 A JP 6189797A JP 3080028 B2 JP3080028 B2 JP 3080028B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置に関し、特にMOSトランジスタを用いた集積回路に
おいて、入出力回路のESD(Electrostat
ic Discharge;静電破壊)保護技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly, to an integrated circuit using MOS transistors in an input / output circuit.
ic Discharge (electrostatic discharge) protection technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3に、LSIの入力回路の代表的な回
路構成の一例を示す。この入力回路においては、組立用
のパッド31からESD保護部を通り、入力部(この図
ではCMOSインバータからなる)を通って内部回路に
接続されている。この入力回路において、外部からの静
電気による高電圧は、ESD保護部によって弱められ、
入力部に直接加わらないような構成とされている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an example of a typical circuit configuration of an input circuit of an LSI. This input circuit is connected to an internal circuit from an assembling pad 31 through an ESD protection unit, an input unit (in this figure, a CMOS inverter). In this input circuit, high voltage due to external static electricity is weakened by the ESD protection unit,
It is configured not to directly apply to the input unit.

【0003】図3を参照して、ESD保護部は、Nch
MOSトランジスタNM2と、PchMOSトランジス
タMP2とから構成されている。これらのMOSトラン
ジスタMN2、MP2は、ともに、ゲート電極がソース
電位にクランプされ、オフ状態となっている。そして、
静電気により高電圧が印加されると、これらのMOSト
ランジスタにおいて、ブレイクダウンやパンチスルーな
どの発生またはダイオードのオンにより、電流が電源V
DDまたはGND(グランド)側に流れることで、Pc
hMOSトランジスタMP1及びNchMOSトランジ
スタMN1からなる次段の入力部には、高電圧が加わら
ない。
Referring to FIG. 3, the ESD protection unit includes an Nch
It comprises a MOS transistor NM2 and a PchMOS transistor MP2. The gate electrodes of these MOS transistors MN2 and MP2 are both clamped to the source potential and are in the off state. And
When a high voltage is applied by static electricity, a current is generated in these MOS transistors by the occurrence of breakdown or punch-through, or by turning on a diode.
By flowing to the DD or GND (ground) side, Pc
No high voltage is applied to the input section of the next stage including the hMOS transistor MP1 and the NchMOS transistor MN1.

【0004】図5は、従来のESD保護部のレイアウト
の一例を示したものである。図5において、1はPch
MOSトランジスタ、NchMOSトランジスタのドレ
イン、2はソース、3はゲート、5はコンタクトをそれ
ぞれ示している。パッド(図3参照)からの電圧は、P
chMOSトランジスタ(図3のMP2)及びNchM
OSトランジスタ(図3のMN2)のドレイン1の拡散
層に印加され、電荷が徐々にソース側あるいはサブスト
レート側に抜ける。
FIG. 5 shows an example of a layout of a conventional ESD protection unit. In FIG. 5, 1 is Pch
The drain of the MOS transistor and the NchMOS transistor, 2 is the source, 3 is the gate, and 5 is the contact. The voltage from the pad (see FIG. 3) is P
chMOS transistor (MP2 in FIG. 3) and NchM
The electric charge is applied to the diffusion layer of the drain 1 of the OS transistor (MN2 in FIG. 3), and the electric charge gradually flows to the source side or the substrate side.

【0005】ここで、電圧が急激に印加されると、電荷
が抜けきらずに、ドレイン1に電荷が溜まる。ドレイン
1に溜められる電荷の許容量を超えると、ドレイン1の
電位が高くなる。そして、ドレイン1の電位がある値以
上になると、ドレイン1のPN接合が破壊される。この
時の電圧が、ESD耐圧となる。
Here, when a voltage is suddenly applied, the charges are not completely removed, and the charges accumulate in the drain 1. If the charge stored in the drain 1 exceeds the allowable amount, the potential of the drain 1 increases. When the potential of the drain 1 exceeds a certain value, the PN junction of the drain 1 is broken. The voltage at this time becomes the ESD withstand voltage.

【0006】このESD耐圧を十分高くするためには、
ある程度電荷を溜める必要があり、このためにドレイン
1の拡散層容量を十分大きくする必要がある。
In order to sufficiently increase the ESD withstand voltage,
It is necessary to accumulate a certain amount of electric charge, and therefore, it is necessary to sufficiently increase the capacity of the diffusion layer of the drain 1.

【0007】ドレイン1の拡散層容量は、拡散層底面容
量、拡散層側面容量、ゲート側面容量の和になる。例え
ば、NchMOSトランジスタでは、 拡散層底面積は、A・W、 拡散層側面長は、2A+W、 ゲート側面長は、W であり(但し、Aは図5に示すようにドレイン1の拡散
層のゲート長(チャネル長)方向に沿った長さ)、単位
面積当たりの拡散層底面容量をCj、単位長さ当たりの
拡散層側面容量をCjsw、単位長さ当たりのゲート側
面容量をCgdo、とすると、ドレイン1のNchMO
Sトランジスタの拡散層容量Cは次式(1)で与えられ
る。
The capacitance of the diffusion layer of the drain 1 is the sum of the capacitance at the bottom of the diffusion layer, the capacitance at the side surface of the diffusion layer, and the capacitance at the side surface of the gate. For example, in an NchMOS transistor, the diffusion layer bottom area is A · W, the diffusion layer side length is 2A + W, and the gate side length is W (where A is the gate of the drain 1 diffusion layer as shown in FIG. 5). The length along the length (channel length) direction), the diffusion layer bottom surface capacitance per unit area is Cj, the diffusion layer side surface capacitance per unit length is Cjsw, and the gate side surface capacitance per unit length is Cgdo. NchMO of drain 1
The diffusion layer capacitance C of the S transistor is given by the following equation (1).

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】例えばNchMOSトランジスタのドレイ
ン1において、W=100μm、A=3μm、Cj=
1.9×10-4F/m2、Cjsw=1.9×10-10
/m、Cgdo=2.4×10-10F/mのとき、拡散
層容量は、0.101pFになる。
For example, at the drain 1 of the NchMOS transistor, W = 100 μm, A = 3 μm, Cj =
1.9 × 10 −4 F / m 2 , Cjsw = 1.9 × 10 −10 F
/ M and Cgdo = 2.4 × 10 −10 F / m, the diffusion layer capacitance is 0.101 pF.

【0010】なお、例えば特開昭57−152160号
公報には、入力信号遅延を余りおこさず、静電チャージ
に対して十分効果を持つ入力保護回路として、被保護回
路と、この被保護回路に対する入力端子との間の入力経
路に、抵抗R1を有し、入力端子側に位置する第1の入
力保護装置と、抵抗R2を有し上記被保護回路側に位置
する第2の入力保護装置とを備えた入力保護回路が提案
されている。
[0010] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-152160 discloses a circuit to be protected and an input protection circuit having a sufficient effect on electrostatic charging without causing a delay of an input signal. A first input protection device having a resistor R1 on the input path between the input terminal and the input terminal, and a second input protection device having a resistor R2 and being located on the protected circuit side; Has been proposed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図3及び図5を参照し
て説明した上記従来技術において、ESD耐圧を確保す
るためには、ドレイン部分に電荷を溜める拡散層容量の
確保が必要であり、ドレイン面積を大きくする必要があ
った。このため、ESD保護部のレイアウト面積が大き
くなり、LSIのチップサイズが大きくなっている。
In the above prior art described with reference to FIGS. 3 and 5, in order to secure the ESD withstand voltage, it is necessary to secure a diffusion layer capacity for storing charges in a drain portion. It was necessary to increase the drain area. For this reason, the layout area of the ESD protection unit is increased, and the chip size of the LSI is increased.

【0012】また、面積を増やさずにドレイン容量を増
大させるには、プロセスの変更が必要であり、容易には
実現できない。
Further, in order to increase the drain capacitance without increasing the area, it is necessary to change the process, which cannot be easily realized.

【0013】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、ESD保護回路
のレイアウト面積を、ESD保護の効果を減少すること
なく、縮減可能とし、高集積化及び信頼性向上を達成す
る半導体装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the layout area of an ESD protection circuit without reducing the effect of ESD protection, and to achieve high integration. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which achieves higher reliability and improved reliability.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の半導体装置は、入出力回路のESD保護部のMOS
トランジスタにおいて、ドレイン上に、ゲート電極と同
じ材質からなり平面形状が矩形又は多角形形状の複数個
パターン形成され前記パターンが、ゲートと同電
位とされ、且つ、接地電位もしくは電源電位とされる、
ことを特徴とする。
Means for Solving the Problems A semiconductor device of the present invention for achieving the above object, the ESD protection portion of the input-output circuit MOS
In the transistor, on the drain, a plurality of rectangular or polygonal planar materials made of the same material as the gate electrode
The pattern is formed, the pattern is, the gate and the collector
And a ground potential or a power supply potential.
It is characterized by the following.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態につ
いて以下に説明する。本発明の半導体装置は、その好ま
しい実施の形態において、入力回路のESD保護部を構
成するMOSトランジスタのドレイン上に、好ましくは
ゲート電極と同じ材質からなる所定の平面形状、例えば
矩形形状のパターンを所定個数備えたものであり、ドレ
インの拡散層容量のうち、拡散層底面容量は減少するも
のの、ゲート側面容量が増加し、全体ではドレインの拡
散層容量が増加するようにしたものである。これらのパ
ターンは、好ましくは、ゲート形成工程と同一工程で形
成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below. In the semiconductor device of the present invention, in a preferred embodiment, a predetermined planar shape, for example, a rectangular shape pattern made of the same material as the gate electrode is preferably formed on the drain of the MOS transistor constituting the ESD protection unit of the input circuit. A predetermined number is provided, and among the diffusion layer capacities of the drains, the capacitance at the side of the gate increases while the capacitance at the bottom of the diffusion layer decreases, and the capacitance at the diffusion layer of the drain increases as a whole. These patterns are preferably formed in the same step as the gate forming step.

【0016】本発明の実施の形態においては、入力回路
のESD保護部を構成するMOSトランジスタのドレイ
ン上に形成されたパターン上部にコンタクトを備え、該
パターンはMOSトランジスタのソース電位(VDDま
たはGND電位)に配線接続される。
In the embodiment of the present invention, a contact is provided on an upper portion of a pattern formed on a drain of a MOS transistor constituting an ESD protection portion of an input circuit, and the pattern has a source potential (VDD or GND potential) of the MOS transistor. ).

【0017】また、本発明は、その好ましい別の実施の
形態において、入力回路のESD保護部を構成するMO
Sトランジスタのドレイン上に、ゲート電極の側縁部か
らドレイン側に、すなわち該ゲート電極の長手方向に略
直交する方向に、突出してなるパターンを所定個数備
え、ドレインの拡散層容量のうち、拡散層底面容量は減
少するもののゲート側面容量が増加し、全体では、ドレ
インの拡散層容量が増加するようにしたものである。
Further, according to another preferred embodiment of the present invention, a MO constituting an ESD protection unit of an input circuit is provided.
A predetermined number of patterns are provided on the drain of the S transistor from the side edge of the gate electrode to the drain side, that is, in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode. Although the bottom capacity of the layer is reduced, the side capacity of the gate is increased, and the capacity of the diffusion layer of the drain is increased as a whole.

【0018】また、本発明は、その好ましい実施の形態
において、出力回路のESD保護機能を持つ出力用MO
Sトランジスタのドレイン上に、好ましくはゲート電極
と同じ材質からなる所定の平面形状、例えば矩形形状の
パターンを所定個数備え、ドレインの拡散層容量が増加
するようにしてもよい。また出力回路のESD保護機能
を持つ出力用MOSトランジスタのドレイン上に、ゲー
ト電極の側縁部からドレイン側に、すなわち該ゲート電
極の長手方向に直交する方向に、突出してなるパターン
を所定個数備え、ドレインの拡散層容量が増加するよう
な構成としてもよい。
In a preferred embodiment of the present invention, an output MO having an ESD protection function of an output circuit is provided.
On the drain of the S transistor, a predetermined number of patterns having a predetermined planar shape, for example, a rectangular shape, which are preferably made of the same material as the gate electrode, may be provided to increase the diffusion layer capacitance of the drain. A predetermined number of patterns are provided on the drain of the output MOS transistor having the ESD protection function of the output circuit, the patterns protruding from the side edge of the gate electrode to the drain side, that is, in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the gate electrode. Alternatively, the configuration may be such that the capacity of the drain diffusion layer increases.

【0019】上記したように、本発明の実施の形態にお
いては、ESD保護部または出力MOSトランジスタに
おいて、ゲート形成と同時にドレイン上に面積が小さく
周囲長が長くなるような、ゲート電極と同じ材質のパタ
ーンを形成することにより、ドレインの拡散層容量のう
ち、拡散層底面容量は減少するが ゲート側面容量はそ
れ以上に増加するので、ドレインの拡散層容量は全体的
には増加し、ドレイン容量の減少無しにドレインの面積
を減少できる。
As described above, in the embodiment of the present invention, in the ESD protection unit or the output MOS transistor, the same material as the gate electrode is used so that the area is small and the perimeter is long on the drain simultaneously with the formation of the gate. By forming the pattern, of the diffusion layer capacitance of the drain, the capacitance at the bottom of the diffusion layer is reduced, but the capacitance at the side of the gate is further increased. The area of the drain can be reduced without reduction.

【0020】[0020]

【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention;

【0021】図1は、本発明の一実施例におけるESD
保護部を説明するためのレイアウト図である。図1を参
照すると、本実施例の半導体装置は、その好ましい実施
の形態において、ドレイン1上にゲート3形成と同時に
ゲート電極と同じ材質のパターン4を形成し、このパタ
ーン4をゲート3と同電位にする。このとき、ドレイン
の拡散層容量のうち、拡散層底面容量は減少するが、ゲ
ート側面容量は増加する。拡散層底面容量よりもゲート
側面容量の方が、同一面積で比較すると、大きいため、
全体の容量は増加する。このため、ドレイン1の容量を
減らさずに、ドレイン1の面積の減少が可能になる。
FIG. 1 shows an ESD in one embodiment of the present invention.
It is a layout diagram for explaining a protection part. Referring to FIG. 1, in a semiconductor device according to the present embodiment, in a preferred embodiment, a pattern 4 of the same material as a gate electrode is formed on a drain 1 at the same time as a gate 3 is formed. Set to potential. At this time, of the diffusion layer capacitance of the drain, the capacitance at the bottom of the diffusion layer decreases, but the capacitance at the side of the gate increases. Since the gate side capacitance is larger than the diffusion layer bottom capacitance in the same area,
The overall capacity increases. For this reason, the area of the drain 1 can be reduced without reducing the capacitance of the drain 1.

【0022】また、本発明の実施例においては、パター
ン4はゲート3と同じ材質でゲート形成と同一製造工程
にて形成されることから、製造プロセスの変更も必要な
く、レイアウト上の変更のみで実現できる点で、従来技
術では解決できなかった、ESD保護部の面積縮小を可
能としている。本発明の実施例について以下に更に詳細
に説明する。
In the embodiment of the present invention, since the pattern 4 is formed of the same material as that of the gate 3 and in the same manufacturing step as that of the gate formation, no change in the manufacturing process is required. In terms of realization, the area of the ESD protection unit, which cannot be solved by the conventional technology, can be reduced. Examples of the present invention will be described in more detail below.

【0023】本実施例において、ESD保護部は、図3
に示したように、NchMOSトランジスタMN2とP
chMOSトランジスタMP2とから構成されている。
MOSトランジスタMN2、MP2は、ともに、ゲート
電極がソース電位にクランプされ、オフ状態になってい
る。
In the present embodiment, the ESD protection unit is provided as shown in FIG.
As shown in the figure, NchMOS transistors MN2 and P
and a channel MOS transistor MP2.
The gate electrodes of the MOS transistors MN2 and MP2 are both clamped to the source potential and are in the off state.

【0024】図1のレイアウト図を参照して、本実施例
においては、NchMOSトランジスタとPchMOS
トランジスタのドレイン1上に、ゲート3形成と同時
に、寸法がa×bの矩形形状の、ゲート電極と同じ材質
からなるパターン4を、合計49ヶ形成し、パターン4
上部にはコンタクト5′を配置し、アルミ配線にて、各
トランジスタのソース電位、すなわちPchMOSトラ
ンジスタMP2のソース電位は電源電位VDD、Nch
MOSトランジスタMN2のソース電位は接地電位GN
Dに接続させる。
Referring to the layout diagram of FIG. 1, in this embodiment, an NchMOS transistor and a PchMOS
Simultaneously with the formation of the gate 3 on the drain 1 of the transistor, a total of 49 patterns 4 made of the same material as the gate electrode and having a rectangular shape of a × b are formed.
A contact 5 'is disposed on the upper portion, and the source potential of each transistor, that is, the source potential of the PchMOS transistor MP2 is changed to the power supply potential VDD, Nch
The source potential of MOS transistor MN2 is equal to ground potential GN.
Connect to D.

【0025】このとき、拡散層底面容量は、パターン4
の面積分減少するが、ゲート側面容量は、パターン4の
周囲長分増加する。
At this time, the bottom capacitance of the diffusion layer is
, But the gate side surface capacitance increases by the perimeter of the pattern 4.

【0026】図1を参照して、ESD保護回路のNch
MOSトランジスタ(図3のMN2に対応)について、
そのドレイン拡散層容量を求めると、以下のようにな
る。
Referring to FIG. 1, Nch of the ESD protection circuit
For MOS transistors (corresponding to MN2 in FIG. 3)
The capacitance of the drain diffusion layer is obtained as follows.

【0027】 拡散層底面積は、A・W−49・a・b、 拡散層側面長は、2A+W、 ゲート側面長は、2(a+b)・49十W、 であるから、単位面積当たりの拡散層底面容量をCj、
単位長さ当たりの拡散層側面容量をCjsw、単位長さ
当たりのゲート側面容量をCgdo、とすると、この時
のNchMOSトランジスタのドレイン1の拡散層容量
Clは次式(2)で与えられる。
The bottom area of the diffusion layer is A · W−49 · ab, the side length of the diffusion layer is 2A + W, and the side length of the gate is 2 (a + b) · 49 ten W, so that the diffusion per unit area is The layer bottom capacitance is Cj,
Assuming that the diffusion layer side surface capacitance per unit length is Cjsw and the gate side surface capacitance per unit length is Cgdo, the diffusion layer capacitance Cl of the drain 1 of the NchMOS transistor at this time is given by the following equation (2).

【0028】[0028]

【数2】 (Equation 2)

【0029】すなわち、このパターンが無いとき(上式
(1)参照)と比べて、本実施例において、ドレイン容
量は、次式(3)だけ増加する。
That is, in this embodiment, the drain capacitance is increased by the following equation (3) as compared with the case where there is no pattern (see the above equation (1)).

【0030】[0030]

【数3】 (Equation 3)

【0031】例えば、a=1.5μm、b=1μmで、
他のパラメータの値が上記従来技術と同一の時、Nch
MOSトランジスタのドレインの拡散層容量の値は、
0.146pFとなり、上記従来技術と同一面積で、
1.45倍の容量値が得られる。
For example, if a = 1.5 μm and b = 1 μm,
When the values of the other parameters are the same as those of the above-described prior art, Nch
The value of the diffusion layer capacitance of the drain of the MOS transistor is
0.146 pF, and the same area as the above-mentioned prior art,
1.45 times the capacitance value is obtained.

【0032】この結果、本実施例においては、上記従来
技術と同一の容量値を得るのに必要なドレイン面積は、
1/1.45すなわち約69%で良いことになる。
As a result, in this embodiment, the drain area required to obtain the same capacitance value as that of the prior art is
1 / 1.45 or about 69% is sufficient.

【0033】なお、入力回路のESD保護部を構成する
PchMOSトランジスタについても、そのドレインの
拡散層容量は、上記したNchMOSトランジスタと同
様にして求められる。
It should be noted that the diffusion layer capacitance of the drain of the PchMOS transistor constituting the ESD protection unit of the input circuit can be obtained in the same manner as the above-mentioned NchMOS transistor.

【0034】ところで、本実施例のESD保護回路は、
出力回路に対しても適用できる。図4は、出力回路の回
路構成の一例を示す図である。図4を参照して、出力前
段部は、PchMOSトランジスタMP3とNchMO
SトランジスタMN3からなり、PchMOSトランジ
スタMP3とNchMOSトランジスタMN4のドレイ
ン同士は接続されて、ESD保護機能を持つ出力MOS
トランジスタに入力されている。ESD保護機能を持つ
出力MOSトランジスタMP4、MN4のレイアウト
は、図1に示したレイアウト図と基本的に同様とされて
いる。但し、この出力回路においては、図1を参照し
て、ゲート3は、図4の出力前段部の出力端に接続して
いる。
By the way, the ESD protection circuit of this embodiment is
It can also be applied to output circuits. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the output circuit. Referring to FIG. 4, the output front stage includes a PchMOS transistor MP3 and an NchMO transistor.
An output MOS transistor having an ESD protection function, comprising an S transistor MN3, wherein the drains of the PchMOS transistor MP3 and the NchMOS transistor MN4 are connected to each other.
Input to transistor. The layout of the output MOS transistors MP4 and MN4 having the ESD protection function is basically the same as the layout diagram shown in FIG. However, in this output circuit, referring to FIG. 1, the gate 3 is connected to the output terminal of the output pre-stage in FIG.

【0035】この出力回路においても、そのESD保護
機能を持つ出力MOSトランジスタにおいては、図1を
参照して、ゲート3と同時に形成するゲート電極と同じ
材質のパターン4は、ゲート3に接続されるが、これら
のパターン4はGNDもしくは電源VDDに接続しても
良い。
Also in this output circuit, in the output MOS transistor having the ESD protection function, referring to FIG. 1, pattern 4 of the same material as the gate electrode formed simultaneously with gate 3 is connected to gate 3. However, these patterns 4 may be connected to GND or power supply VDD.

【0036】図1において、ゲートと同時に形成するゲ
ート電極と同じ材質のパターン4により拡散層容量が増
加するため、パターン4が無い場合に比べて面積縮小が
可能になる。具体的な数値の求め方は、前述した内容と
同じである(上式(2)、(3)参照)。
In FIG. 1, since the capacity of the diffusion layer is increased by the pattern 4 of the same material as the gate electrode formed simultaneously with the gate, the area can be reduced as compared with the case where the pattern 4 is not provided. The specific method of obtaining the numerical value is the same as that described above (see the above equations (2) and (3)).

【0037】次に、本発明の第2の実施例について図面
を参照して説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0038】図2は、本発明の第2の実施例のESD保
護部のレイアウト図である。図2を参照して、本実施例
のESD保護部は、NchMOSトランジスタとPch
MOSトランジスタから構成されている(回路構成につ
いては図3のESD保護部参照)。双方のMOSトラン
ジスタはゲート電極がソース電位にクランプされ、オフ
状態になっている。
FIG. 2 is a layout diagram of an ESD protection unit according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the ESD protection unit according to the present embodiment includes an NchMOS transistor and a Pch
It is composed of MOS transistors (for the circuit configuration, see the ESD protection section in FIG. 3). The gate electrodes of both MOS transistors are clamped at the source potential, and are turned off.

【0039】本実施例においては、ドレイン1上に、ゲ
ート3をゲート3の長手方向に略直交する方向に突き出
したパターン6を、寸法c×dの矩形形状(幅d、長さ
c)の大きさで、合計99ヶ形成する。ここで、ゲート
の突き出し6は、ゲート3と元々つながっているので、
コンタクトを配置して接続する必要が無いという利点が
ある。
In the present embodiment, a pattern 6 in which the gate 3 is projected on the drain 1 in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the gate 3 is formed in a rectangular shape (width d, length c) having a dimension c × d. A total of 99 pieces are formed in size. Here, since the protrusion 6 of the gate is originally connected to the gate 3,
There is an advantage that there is no need to arrange and connect the contacts.

【0040】このとき、拡散層底面容量は、ゲートの突
き出し6の面積分減少するが、ゲート側面容量は、突き
出し6の周囲長分増加する。
At this time, the capacitance of the bottom surface of the diffusion layer decreases by the area of the protrusion 6 of the gate, but the capacitance of the gate side surface increases by the peripheral length of the protrusion 6.

【0041】NchMOSトランジスタについて、図2
を参照して、ドレイン拡散層容量を求めると以下のよう
になる。
FIG. 2 shows the NchMOS transistor.
, The capacitance of the drain diffusion layer is obtained as follows.

【0042】 拡散層底面積は、A・W−99・c・d、 拡散層側面長は、2A+W、 ゲート側面長は、(2c+d)・99+W−99・d であるから、単位面積当たりの拡散層底面容量をCj、
単位長さ当たりの拡散層側面容量をCjsw、単位長さ
当たりのゲート側面容量をCgdoとすると、この時の
NchMOSトランジスタのドレインの拡散層容量Cl
は、次式(4)となる。
Since the diffusion layer bottom area is A · W−99 · cd, the diffusion layer side length is 2A + W, and the gate side length is (2c + d) · 99 + W−99 · d, the diffusion per unit area is The layer bottom capacitance is Cj,
Assuming that the diffusion layer side capacitance per unit length is Cjsw and the gate side capacitance per unit length is Cgdo, the diffusion layer capacitance Cl of the drain of the NchMOS transistor at this time is
Is given by the following equation (4).

【0043】[0043]

【数4】 (Equation 4)

【0044】すなわち、この突き出しパターンが無いと
き(上式(1)参照)に比べて、本実施例において、ド
レイン容量は次式(5)だけ増加する。
That is, in this embodiment, the drain capacitance is increased by the following equation (5) as compared with the case where there is no protrusion pattern (see the above equation (1)).

【0045】 108c・Cgdo−99・c・d・Cj …(5)108c · Cgdo-99 · c · d · Cj (5)

【0046】例えば、c=1.5μm、d=0.5μm
で他のパラメータの値が従来例と同一の時、NchTr
のドレインの拡散層容量の値は0.126pFとなり、
同一面積で1.24倍の容量の値が得られる。従って、
上記従来技術と同一の容量を得るのに、本実施例におい
ては、ドレイン面積は、1/1.31すなわち約80%
で良いことになる。ESD保護部のPchMOSトラン
ジスタについても、同様に求めることになる。
For example, c = 1.5 μm, d = 0.5 μm
When the values of other parameters are the same as in the conventional example, NchTr
The value of the diffusion layer capacitance of the drain is 0.126 pF,
1.24 times the capacitance value can be obtained in the same area. Therefore,
In order to obtain the same capacitance as that of the prior art, in the present embodiment, the drain area is 1 / 1.31, that is, about 80%.
Will be good. The PchMOS transistor of the ESD protection unit is similarly obtained.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力回路のESD保護部のMOSトランジスタのドレイ
ン容量または出力回路の出力トランジスタのドレイン容
量を増加させることにより、ドレイン面積を縮減し、L
SIのチップサイズを小さくすることができるという効
果を奏する。
As described above, according to the present invention,
By increasing the drain capacitance of the MOS transistor of the ESD protection unit of the input circuit or the drain capacitance of the output transistor of the output circuit, the drain area is reduced,
There is an effect that the chip size of the SI can be reduced.

【0048】その理由は、本発明においては、ゲート形
成と同時にドレイン上に、面積が小さく周囲長が長くな
るようなゲート電極と同じ材質のパターンを形成するこ
とにより、ドレインの拡散層容量のうち、拡散層底面容
量は減少するが、ゲート側面容量はそれ以上に増加する
ので、ドレインの拡散層容量が全体的には増加する、か
らである。
The reason for this is that, in the present invention, a pattern of the same material as the gate electrode having a small area and a long perimeter is formed on the drain at the same time as the gate is formed. This is because the capacitance at the bottom of the diffusion layer decreases, but the capacitance at the side of the gate further increases, so that the capacitance of the diffusion layer at the drain increases as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例のESD保護部のレイアウト
図である。
FIG. 1 is a layout diagram of an ESD protection unit according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例のESD保護部のレイア
ウト図である。
FIG. 2 is a layout diagram of an ESD protection unit according to a second embodiment of the present invention.

【図3】ESD保護部を備えた入力回路の回路構成を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of an input circuit including an ESD protection unit.

【図4】ESD保護機能を備えた出力回路の回路構成を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration of an output circuit having an ESD protection function.

【図5】従来のESD保護部のレイアウト図である。FIG. 5 is a layout diagram of a conventional ESD protection unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ドレイン 2 ソース 3 ゲート 4 ゲート形成と同時に形成するゲート電極と同じ材質
のパターン 5 コンタクト 6 ゲートの突き出し
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drain 2 Source 3 Gate 4 Pattern of the same material as the gate electrode formed simultaneously with gate formation 5 Contact 6 Gate protrusion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8232 - 21/8238 H01L 21/822 H01L 27/085 - 21/092 H01L 29/78 H01L 27/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8232-21/8238 H01L 21/822 H01L 27/085-21/092 H01L 29/78 H01L 27 / 04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入出力回路のESD保護部のMOSトラン
ジスタにおいて、 ドレイン上に、ゲート電極と同じ材質からなり平面形状
が矩形又は多角形形状の複数個のパターン形成され
前記パターンが、ゲートと同電位とされ、且つ、接地電
位もしくは電源電位と同電位とされる、ことを特徴とす
る半導体装置。
1. A MOS transistor of the ESD protection portion of the input and output circuits, on the drain, the planar shape made of the same material as the gate electrode
There plurality of patterns of rectangular or polygonal shape is formed,
The pattern is set to the same potential as the gate, and
A semiconductor device which is set at the same potential as a potential or a power supply potential .
【請求項2】入力回路のESD保護部を構成するMOS
トランジスタのドレイン上に、ゲート電極と同じ材質か
なり平面形状が矩形または多角形形状の複数個のパタ
ーンが形成され前記パターンが、ゲートと同電位とさ
れ、且つ、接地電位もしくは電源電位と同電位とされ、
前記MOSトランジスタがオフ状態とされている、こと
を特徴とする半導体装置。
2. A MOS constituting an ESD protection section of an input circuit.
On the drain of the transistor, the planar shape made of the same material as the gate electrode are formed a plurality of patterns <br/> over emissions of rectangular or polygonal shape, wherein the pattern is a gate at the same potential
And the same potential as the ground potential or the power supply potential,
A semiconductor device , wherein the MOS transistor is turned off .
【請求項3】入力回路のESD保護部を構成するMOS
トランジスタのドレイン上に、ゲート電極の側縁部から
前記ドレイン側に突出してなるパターンを所定個数備え
ていることを特徴とする半導体装置。
3. A MOS constituting an ESD protection section of an input circuit.
A semiconductor device comprising a predetermined number of patterns on a drain of a transistor, the patterns protruding from a side edge of a gate electrode toward the drain.
【請求項4】出力回路のESD保護機能を持つ出力用M
OSトランジスタのドレイン上に、ゲート電極と同じ材
質からな平面形状が矩形または多角形形状の複数個の
パターンが形成され前記パターンが前記ゲート電極と
接続されてゲート電位と同電位とされるか、または、前
記パターンが接地もしくは電源に接続され接地電位もし
くは電源電位と同電位とされる、ことを特徴とする半導
体装置。
4. An output M having an ESD protection function of an output circuit.
On the drain of the OS transistor, Do Ri planar shape of the same material as the gate electrode is a plurality of <br/> pattern of rectangular or polygonal shape is formed, said pattern and said gate electrode
Connected and set to the same potential as the gate potential, or
If the pattern is connected to ground or power,
Or the same potential as a power supply potential .
【請求項5】出力回路のESD保護機能を持つ出力用M
OSトランジスタのドレイン上に、ゲート電極の側縁部
から前記ドレイン側に突出してなるパターンを所定個数
備えていることを特徴とする半導体装置。
5. An output M having an ESD protection function of an output circuit.
A semiconductor device, comprising a predetermined number of patterns formed on a drain of an OS transistor and protruding from a side edge of a gate electrode toward the drain.
【請求項6】前記パターンが、前記ゲートの形成工程と
同一工程で形成されることを特徴とする請求項2乃至4
のいずれか一に記載の半導体装置。
6. The method according to claim 2, wherein the pattern is formed in the same step as the step of forming the gate.
The semiconductor device according to any one of the above.
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